Komponen rantai konveyor elektron, urutan, inhibitor

Itu Rantai Konveyor Elektron Ini terdiri dari satu set molekul protein dan koenzim di dalam membran. Seperti namanya, itu bertanggung jawab untuk pengangkutan elektron dari koenzim NADH atau FADH2 ke penerima akhir yaitu O2 (Molekul Oksigen).

Dalam proses transportasi ini, energi yang dilepaskan dengan mentransfer elektron dari koenzim ke oksigen molekuler oleh pusat redoks yang disatukan dengan protein, dikaitkan dengan produksi energi (ATP). Energi ini diperoleh berkat gradien proton yang dihasilkan dalam membran internal mitokondria.

Sumber: Pengguna: Rozzychan [CC BY-SA 2.5 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/2.5)]

Sistem transportasi ini terdiri dari berbagai komponen yang dapat ditemukan di setidaknya dua keadaan oksidasi. Masing -masing dikurangi secara efektif dan direoksifikasi selama pergerakan elektron dari NADH atau FADH2 ke O2.

Koenzim NAD+ dan FAD berkurang dalam rute oksidasi asam lemak dan siklus asam sitrat sebagai akibat dari oksidasi berbagai substrat. Selanjutnya koenzim ini dioksidasi dalam rantai transportasi elektronik.

Sehingga sistem transportasi elektronik terdiri dari urutan reaksi reduksi oksida yang terhubung satu sama lain.

[TOC]

Komponen rantai

Bergantung pada jenis organisme, 3 hingga 6 komponen dapat diamati merupakan rantai konveyor elektron. Proses transportasi elektron dan sintesis ATP dengan fosforilasi oksidatif adalah proses yang terjadi dalam membran.

Dalam kasus sel prokariotik (bakteri aerobik), proses ini terjadi terkait dengan membran plasma. Dalam sel eukariota itu terjadi di membran mitokondria, sehingga komponen transportasi elektron ditemukan di bagian internal membran.

https: // giphy.com/gifs/htksbbedqUc9z7co5e

Elektron secara bertahap ditransfer melalui empat kompleks yang membentuk rantai transportasi elektronik.

Setiap kompleks memiliki beberapa komponen protein yang terkait dengan kelompok prostetik (komponen asam non -amino dari protein konjugat) redoks, yang memungkinkan potensi pengurangannya meningkat.

Selain itu, sistem transportasi ini terdiri dari berbagai spesies molekuler seperti flavoprotein; Coenzyme yang juga disebut ubiquinona (CoQ atau UQ); berbagai sitokrom seperti sitokrom B, C, C1, A dan A3; Protein dengan Fe-S dan kelompok protein terkait dengan Cu. Molekul -molekul ini terkait dengan membran, dengan pengecualian sitokrom c.

Kompleks i

https: // giphy.com/gifs/rlf1rl9gdc6356sj6w

Kompleks I yang disebut NADH Coenzyme Quinona OxidortArdUase, atau NADH dehydrogenase, terdiri dari sekitar 45 rantai polipeptida dan mengandung molekul flavin mononukleotida (FMN) dan delapan hingga sembilan Fe-S Fe-S Fe-S. Seperti namanya, kompleks ini mentransfer sepasang elektron dari koenzim NADH ke COQ.

Fungsi kompleks dehidrogenase NADH dimulai dengan penyatuan NADH untuk mengatakan kompleks di sisi matriks membran mitokondria internal. Elektron kemudian diangkut dari NADH ke FMN. Selanjutnya, elektron beralih dari protein flavin (FMNH2) yang dikurangi.

FMNH2 berfungsi sebagai semacam jembatan antara NADH dan protein Fe-S, karena yang terakhir hanya dapat mentransfer satu elektron, sedangkan koenzim NADH mentransfer dua, sehingga flavinas ini membuat transfer elektron tunggal berkat redoksnya dari semi -cynone.

Dapat melayani Anda: monocytopoiesis: tahapan, karakteristik, regulasi

Akhirnya, elektron ditransfer dari pengelompokan Fe-S ke koenzim Q, yang merupakan konveyor elektron seluler dengan ekor isopreneid yang membuatnya hidrofobik memungkinkan untuk melintasi pusat membran mitokondria.

Kompleks II

Kompleks II, lebih dikenal sebagai dehidrogenase suksinat, adalah protein integral dari membran internal mitokondria, dan merupakan enzim yang mengintervensi dalam siklus asam sitrat.

Kompleks ini terdiri dari dua subunit hidrofilik dan dua hidrofobik dengan kelompok hemo B yang menyediakan situs pengikatan COQ, selain flavoprotein dan protein dengan Fe-s.

Dalam siklus asam sitrat (Krebs atau siklus asam trikarboksilat), suksinat dikonversi menjadi fumarat dengan suksinat dehidrogenase, mengurangi fad koenzim menjadi fadh2. Dari koenzim terakhir ini, elektron ditransfer ke pusat Fe-S yang pada gilirannya mentransfernya ke COQ.

Selama reaksi transfer elektron ini, potensi redoks standar sangat rendah, yang mencegah energi bebas yang diperlukan agar tidak dilepaskan untuk mensintesis ATP.

Ini berarti bahwa kompleks II adalah satu -satunya kompleks dalam rantai transportasi elektron yang tidak dapat menyediakan energi untuk sintesis ATP. Namun, kompleks ini adalah kunci dalam proses, karena mentransfer elektron dari FADH2 ke sisa rantai.

Kompleks III

https: // giphy.com/gifs/cjg0raiuizjds2hkyu

Kompleks III, kompleks sitokrom BC1 atau COQ sitokrom C reduktase, mentransfer elektron dari koenzim yang dikurangi ke sitokrom C C. Transfer ini terjadi melalui satu jalan redoks, yang dikenal sebagai siklus Q.

Kompleks ini terdiri dari protein dengan Fe-S dan tiga sitokrom yang berbeda, di mana atom besi yang terletak pada kelompok hemo bervariasi secara siklis antara keadaan yang dikurangi (Fe2+) dan teroksidasi (Fe3+).

Sitokrom adalah hemoprotein transportasi elektronik, yang memiliki aktivitas redoks. Mereka hadir di semua organisme, dengan pengecualian beberapa anaerob wajib.

Protein ini memiliki gugus hemo yang bergantian antara dua keadaan oksidasi (Fe2+ dan Fe3+). Sitokrom C adalah transporter elektron mobile lemah yang terkait dengan membran internal mitokondria.

Sitokrom yang ditemukan di kompleks ini adalah sitokrom B, C dan A, 3 adalah protein redoks aktif dengan kelompok kami memiliki karakteristik yang berbeda, yang mengganti keadaan oksidasi mereka antara Fe2+ dan Fe3+.

Sitokrom C adalah protein membran perifer yang berfungsi sebagai "antar -jemput" elektron dengan sitokrom C1 dan dengan kompleks IV.

IV kompleks

Sitokrom C dan O2 adalah reseptor akhir elektron yang berasal dari oksidasi bahan organik, sehingga IV atau kompleks sitokrom C oksidase adalah enzim terminal dalam proses transportasi elektronik. Ini menerima elektron dari sitokrom C dan mentransfernya ke pengurangan O2.

Fungsi kompleksnya adalah untuk mengkatalisasi oksidasi elektron dari empat molekul berturut -turut dari pengurangan sitokrom C, yaitu, secara bersamaan mengurangi empat elektron molekul O2, akhirnya menghasilkan dua molekul H2O.

Dapat melayani Anda: jaringan pelapis epitel

Urutan Transportasi Elektron

Elektron ditransfer dari kompleks I dan II ke kompleks III berkat koenzim Q, dan dari sana mereka melewati kompleks IV melalui sitokrom C. Ketika elektron melewati empat kompleks ini, potensi reduksi meningkat, melepaskan energi, yang kemudian digunakan untuk sintesis ATP.

Secara total, transfer beberapa elektron menyebabkan translokasi 10 proton melalui membran; empat di kompleks I dan IV dan dua kompleks III.

Nadh Descidrogenasa

Enzim ini mengkatalisasi oksidasi koenzim NADH dengan koenzim itu. Elektron bergerak dari NADH ke FMN yang melekat pada ekor hidrofilik kompleks i. Pengelompokan Fe-S Transfer ke elektron sekaligus. Kelompok Fe-S ini berkurang menjadi COQ, yang tertanam dalam membran, menjadi ubiquinol (COQ yang dikurangi).

Selama transfer elektron ke COQ, empat proton pada gilirannya ditransfer melalui membran internal, ke ruang intermembranal. Mekanisme dimana proton ini ditranslokasi melibatkan protein yang terletak di ekor hidrofobik kompleks I.

Proses transfer elektron pada langkah ini melepaskan energi bebas, khusus -16,6 kkal/mol.

Reduktase coQ-citocromo c dan siklus Q

Koenzim yang dioksidasi oleh sitokrom C, dalam reaksi yang dikatalisis oleh koenzim ini. Oksidasi ubiquinol (COQ yang dikurangi) terjadi di situs tertentu dari kompleks (QO atau situs oksidasi) dalam membran mitokondria, mentransfer dua elektron, satu ke protein dengan kelompok Fe-S dan yang lain ke gugus hemo.

Dalam siklus Q, oksidasi COQ menghasilkan semi -equinone, yang merupakan tempat elektron dipindahkan ke gugus Hemo B1 dan BH. Saat transfer elektron ini terjadi, COQ kedua mengoksidasi di situs Qo, mengulangi siklus.

Siklus ini menyebabkan transfer dua elektron dan pada gilirannya translokasi empat proton ke ruang intermembranal, dengan pelepasan -10,64 kkal/mol energi bebas.

Citocroma C oksidase

Enzim ini (kompleks IV) mengkatalisasi oksidasi sitokrom C (dikurangi) oleh O2, yang merupakan akseptor elektron akhir. Transfer ini menghasilkan molekul H2O untuk setiap pasangan elektron yang ditransfer selain translokasi proton melalui membran.

Elektron bergerak dari satu ke satu, dari sitokrom C berkurang ke sepasang ion CUA, kemudian mereka beralih ke hemo ke kelompok dan akhirnya mencapai pusat binuklear dari kompleks yang mengandung ion Cub dan Hemo A3, di mana transfer empat elektron terjadi pada oksigen.

Di kompleks IV elemen -elemen mentransfer elektron satu per satu, sehingga O2 berkurang secara bertahap, sehingga pelepasan beberapa senyawa toksik seperti superoksida, hidrogen peroksida atau radikal hidroksil tidak terjadi.

Energi yang dilepaskan pada tahap ini sesuai dengan -32 kkal/mol. Gradien elektrokimia yang dihasilkan selama proses transfer dan perubahan energi (ΔE) yang disebabkan oleh beberapa elektron ketika melewati empat kompleks, sesuai, pada setiap tahap, dengan energi bebas yang diperlukan untuk produksi molekul ATP.

Dapat melayani Anda: teori lipatan membran

Dehidrogenase yang hebat

Seperti disebutkan, kompleks ini memiliki satu -satunya fungsi penting untuk memperkenalkan elektron FADH2 dari siklus asam sitrat ke rantai transportasi elektron.

Enzim ini mengkatalisasi oksidasi koenzim FADH2 oleh koenzim Q (teroksidasi). Dalam siklus asam sitrat saat suksinat ke fumarat, dua elektron dan dua proton dipindahkan ke FAD. Selanjutnya FADH2 mentransfer elektron-elektron ini sampai COQ melalui pusat Fe-S dari kompleks.

Akhirnya, dari COQ elektron ditransfer ke kompleks III, mengikuti langkah -langkah yang dijelaskan di atas.

Kompleks rantai independen

Empat kompleks yang membentuk rantai transportasi elektronik independen, yaitu, mereka secara independen dan beroperasi dalam membran internal mitochcondrial, dan pergerakan masing -masing di dalam membran tidak bergantung atau terkait dengan kompleks lain yang lain.

Kompleks I dan II bergerak dalam membran dengan mentransfer elektron mereka ke COQ yang juga menyebar di membran dan mentransfernya ke kompleks III, dari mana elektron diteruskan ke sitokrom C yang juga bergerak dalam membran dan mengendapkan elektron di kompleks IV kompleks IV dan kompleks IV.

Inhibitor rantai transpor elektronik

Pada rantai transportasi elektronik beberapa inhibitor spesifik bertindak dalam prosesnya. Rothenone adalah insektisida yang umum digunakan yang secara stoikiometrik bergabung dengan kompleks I, menghindari pengurangan COQ.

Beberapa obat tipe barbiturat seperti piericidine dan amytal, menghambat kompleks I, mengganggu transfer elektron dari kelompok Fe-S ke COQ.

Dalam kompleks II beberapa senyawa seperti Theoiltrifluoroacetone dan Malonate bertindak sebagai inhibitor kompetitif dengan suksinat, menghindari oksidasi mereka dan pada gilirannya transfer elektron ke FAD.

Beberapa antibiotik seperti myxotiazole dan stigmatellin, berikatan dengan situs Q CoQ, menghambat transfer elektron dari koenzim Q ke pusat Fe-S dari protein.

Sianida, azida (N3-), asam sulfat, dan karbon monoksida menghambat kompleks IV. Senyawa ini berikatan dengan gugus hemo, menghindari transfer elektron ke pusat binuklear kompleks atau oksigen (O2) (O2).

Ketika rantai konveyor elektron dihambat, produksi energi dihentikan karena fosforilasi oksidatif, menyebabkan kerusakan serius dan bahkan kematian organisme.

Referensi

1. Alberts, b., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a., Lewis, J., Raff, m., Roberts, k. & Walter, P. (2004). Biologi Sel Esensial. New York: Ilmu Garland. Edisi ke -2.
2. Cooper, g. M., Hausman, r. DAN. & Wright, n. (2010). Sel. (hal. 397-402). Ed. Marbán.
3. Devlin, t. M. (1992). Buku Teks Biokimia: Dengan Korelasi Klinis. John Wiley & Sons, Inc.
4. Garrett, r. H., & Grisham, C. M. (2008). Biokimia. Ed. Thomson Brooks/Cole.
5. Rawn, J. D. (1989). Biokimia (no. 577.1 mentah). Ed. Inter-American-McGraw-Hill
6. Voet, d., & Voet, J. G. (2006). Biokimia. Ed. Pan -American Medical.